Fiche Résumé 05-AEP-04

La corrosion des canalisations des réseaux de distribution d’eau potable est un phénomène fréquent qui peut entraîner des coûts d’exploitation importants lorsque les casses et les fuites surviennent sur le réseau. La corrosion peut également être responsable de la détérioration de la qualité de l’eau distribuée (phénomènes d’eau rouge, relargage de matériaux constituant les canalisations dont le plomb responsable entre autres des problèmes de saturnisme...). Pour protéger la population, l’emploi du plomb dans les conduites publiques de distribution d’eau a donc été abandonné depuis longtemps mais reste posé le problème des réseaux intérieurs (privé) anciens et des branchements, et dans une moindre mesure, des robinetteries en alliage métallique et des soudures à l’aide d’alliages utilisant du plomb.

Les eaux présentant un risque pour la dissolution du plomb sont :
- d’abord les eaux douces à pH bas (ce sont les plus pénalisantes),
- certaines eaux dures avec des pH souvent inférieurs à 7,5 et une teneur en bicarbonates (TAC) trop élevée.

Les caractéristiques physico-chimiques de l’eau produite à l’usine d’Arvigny entrent dans la seconde catégorie. Elles présentent un fort potentiel de dissolution du plomb (TH = 32°F, TAC = 25°F, pH = 7,15). Aussi, pour limiter ce phénomène et respecter la norme intermédiaire du plomb de 25 µg/l au robinet du consommateur (le temps que les collectivités remplacent ou réhabilitent les canalisations en plomb de leur réseau, seule méthode efficace pour le respect de la norme finale de 10 µg/l à respecter d’ici fin 2013), deux solutions sont envisageables :
- ajout d’une étape de décarbonatation dans la filière de traitement de l’usine qui comporte déjà une filtration sur charbon actif en grains et une chloration ;
- ajout en sortie d’usine d’un traitement par injection de filmogène inhibiteur de corrosion à base de phosphates (sels de sodium ou de potassium). Le principe est de former un film protecteur sur le métal : les inhibiteurs à base de phosphates forment avec le plomb une couche de passivation constituée de plusieurs solides et notamment l’hydroxypyromorphite (Pb5(PO4)3OH) qui a une solubilité inférieure à celle des composés formés avec les carbonates, les oxydes et les hydroxydes (Pb3(CO3)2(OH)2), limitant ainsi les quantités de plomb relargué. L’avantage de ce traitement est sa mise en oeuvre et son investissement limité, ainsi que son coût d’exploitation abordable.

Comme la décarbonatation présente un coût et des délais de mise en oeuvre importants, l’objectif de l’étude est de tester et valider le traitement filmogène. Un pilote a donc été installé en mars 2004 sur le site d’Arvigny. Il est composé de 4 lignes de plomb, d’une longueur de 5 m et d’un diamètre intérieur de 25 mm, disposées en parallèle. Ces 4 lignes sont alimentées à un débit unitaire de 150 l/h par l’eau produite en aval de la chloration de l’usine de production (elles ont été récupérées sur un réseau réel lors d’une campagne de réhabilitation en décembre 2003) :
- L’eau de la 1e ligne de plomb (témoin) ne subit aucun traitement,
- L’eau de la 2e ligne est traitée avec de l’acide orthophosphorique (H3PO4) à un taux de 1 mgP/L (3 mg PO4/L), puis à un taux de 0,7 mg P/L (2 mg PO4/L) et de 0,3 mg P/L (1 mg PO4/L) suite aux nouvelles lignes directrices établies en mai 2004 par le Conseil Supérieur d’Hygiène Publique de France (CSHPF) et l’Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments (AFSSA). Ces organismes stipulent que l’utilisation d’un traitement filmogène des eaux destinées à la consommation humaine est autorisée sous conditions que les taux de traitement soient au maximum de 0,7 mg P/L (2 mg PO4/L) en injection en continue lors de la phase de constitution de la couche protectrice (6 mois) puis de 0,3 mg P/L (1 mg PO4/L) par la suite.
- L’eau de la 3e ligne est traitée par de l’Hydrex 3150 (50 % d’acide phosphorique + 50 % de polyphosphate), à un taux de 1 mgP/L (3 mg PO4/L) puis de 0,7 mg P/L (2 mg PO4/L) et de 0,3 mg P/L (1 mg PO4/L) .
- L’eau de la 4e ligne est traitée par une solution constituée de 75 % d’acide phosphorique et de 25 % de pyrophosphate tetrapotassique (K4P207), à un taux de 1 mgP/L (3 mg PO4/L) puis de 0,7 mg/L (2 mg PO4/L) et de 0,3 mg P/L (1 mg PO4/L) .
- En parallèle de ces essais, un revêtement novateur à base de latex a également été testé.

Le suivi analytique, réalisé en sortie des quatre lignes de plomb du réseau pilote, montre que les traitements à base de phosphates ont toujours un impact positif se traduisant par la diminution de la concentration en plomb, même après la diminution de la dose de traitement à 1 mg PO4/l. Cette diminution imposée par la circulaire n°2004-557 DGS/SD 7 A du 2 novembre 2004 a permis de réellement départager les réactifs étudiés et c’est le traitement à l’acide orthophosphorique (H3PO4)) qui donne les meilleurs résultats. En effet, l’abattement de la concentration en plomb se maintient à 60 % contrairement aux autres traitements où il chute autour de 40 %. De plus, l’arrêt brutal de H3PO4 ne montre aucune augmentation de plomb dans l’eau ce qui semble indiquer que le film déposé a une bonne adhésion sur la paroi de la canalisation et qu’il ne nécessite pas en permanence une régénération. Ce n’est qu’après une centaine de jours d’arrêt qu’une augmentation de la concentration en plomb est observée.

Les résultats obtenus en sortie de la ligne de plomb revêtue de latex sont très encourageants car le plomb mesuré dans l’eau respecte la norme ultime de 10 µg/l même après 9 heures de stagnation. Toutefois, l’inconvénient majeur du latex réside dans son aptitude à favoriser le développement bactérien (une très légère recroissance bactérienne est également observée sur les autres lignes de plomb pour des temps de stagnation de 9 heures mais elle est peu significative). De plus, la validation de ce procédé novateur nécessite encore des travaux avant toute éventuelle application industrielle pour étudier les conditions d’application et le maintien de l’efficacité dans le temps.